JPS6396745A - 光学ヘツド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は光学的情報再生装置の光学ヘッドに関するもの
であり、さらに詳しくは、プラスチック対物レンズの温
度、湿度補償に関するものである。

従来の技術 デジタルオーディオディスク、光メモリ−ディスク等の
光学的情報再生装置は、最近の市場の急激な発展にとも
ない、特にその心臓部である光学ヘッドの小型化、低コ
スト化、簡素化が求められている。第４図は従来の光学
ヘッドの光学配置図である。光源の半導体レーザ１より
出射した光線４はまずコリメータレンズ１０によって平
行光８に変換される。さらにこの平行光８は１枚の非球
面プラスチック対物レンズ１１によってディスク３に収
束する。この収束したビームスポットは、ディスク３上
の情報を記録したピットにより変調されるためディスク
３からの反射光を検出することにより情報を再生するこ
とができる。第４図は簡単のために検出光学系を省略し
である。第５図はさらに簡素化された光学ヘッドの光学
配置図である。

光源の半導体レーザ１より出射した光線４は、一体型対
物レンズ９によってディスク３上に直接収束する。すな
わち第４図におけるコツメータレンズ１０を不要とした
ものである。（例えば「機械設計」第３０巻、第４号、
３６〜４１ページ）。

発明が解決しようとする問題点 上記第５図のような構成では、一体型対物レンズ９は３
〜４枚の球面研磨ガラスで構成されていた。しかし、低
コスト化を目指して一体型対物しンズ９を１枚構成のプ
ラスチック非球面レンズで置きかえようとすると、常温
ではその性能が満足できても温度や湿度が変化するにつ
れてプラスチック非球面レンズの性能も変化し、やがて
光学的情報再生装置に適さなくなってくる。一般にこの
ような非球面プラスチックレンズに採用されている樹脂
はアクリル系であり、このアクリル樹脂は、−１，１８
Ｘｌ０−’／℃（７）屈折率温度係数と７Ｘ１０−’ｎ
＋／ｆｉ℃の線膨張係数を持っている。さらに耐湿特性
としては、５０℃で相対湿度９０％においては、０．４
％の寸法変化と０．００７の屈折低下をもたらす。

ところで第４図に示す対物レンズ１１は非球面であるた
め、軸上の波面収差を０に設計することができる。この
レンズの温度特性を第６図の点線に示す。８０℃まで温
度が上昇してもＲＭＳ波面収差は０．０３１λであり、
実用限界と言われる０、０５λを下図っている。一方第
５図に示すような一体型対物レンズ９を先の対物レンズ
１１と同じＮＡで倍率を−０，２として設計した時の温
度特性を同じく第６図の実線に示す。ただし一体型対物
レンズ９も対物レンズ１１と同様に非球面化することで
軸上の波面収差を０とすることができる。しかし一体型
対物レンズ９をアクリル樹脂で設計すると、常温から４
０℃温度が上昇した６０℃において０．０５１λとなり
実用限界を上回ってしまう。さらに８０℃ではマレシャ
ルのフライテリオンで知られる０、０７λをも上回って
しまう。対物レンズ１１と一体型対物レンズ９の温度特
性の差は、ディスク側のＮＡを同じ０．４５にしても光
源側を平行光で換算した時のＮＡが一体型対物レンズ９
の方が高いためである。また湿度の影響については、先
に述べた５０℃、相対湿度９０％におけるアクリル樹脂
の変化は、はぼ４０℃の温度上昇に相当するため、やは
り波面収差的にみてもかなりの影響がある。

以上のように一体型対物レンズ９をプラスチックで構成
するのと温度、湿度の変化により性能上大きな支障をき
たすという問題点を有していた。

本発明は上記問題点に鑑み、対物レンズ特に一体型対物
レンズにプラスチックレンズを使用しても、温度、湿度
の変化によるレンズの収差を補正することのできる光学
ヘッドを提供するものである。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために本発明の光学ヘッドは、光
源と、前記光源からの出射光を記録媒体上に収束するた
めのレンズと、温度あるいは湿度の変化にともない発生
する前記レンズの収差を補正するために前記光源と前記
レンズの間の光路長を変化させる光路長可変手段を備え
たものである。

作用 上記技術手段の作用は次のようになる。プラスチックレ
ンズを対物レンズ、特に一体型対物レンズに採用すると
、温度、湿度の変化により収差が発生する。この発生す
る収差の内容は、球面収差である。温度、湿度が上昇し
た場合はオーバーな球面収差が、一方温度が低下した場
合は逆にアンダーな球面収差が発生する。またこのよう
な場合の球面収差は、屈折率のわずかな変動によって発
生するものでその大部分は低次すなわち次の球面収差で
ある。そこで仮にオーバーな３次の球面収差が、温度変
化により発生した場合は、何らかの方法でアンダーな３
次の球面収差を発生させて両者の収差を打消し合えば良
いことになる。光源とレンズの間の光路長を変化させる
とそのような収差を発生させることができる。第７図は
光源からレンズまでの距離を短くした場合に発生する収
差を示したものである。一体型レンズの場合は光源から
レンズまでの距離を１．５ｆｉ短くすると波面収差にし
て０．０５λのアンダーな３次の球面収差が発生する。

当然光源からレンズまでの距離を長くするとオーバーな
３次の球面収差が発生する。

したがって例えば先に述べたように４０℃の温度上昇に
よるプラスチックの屈折率低下と光源からレンズまでの
距離を１５ｍ短くすることを同時に発生させると、オー
バーな球面収差とアンダーな球面収差が互いにキャンセ
ルすることによって波面収差をもとの設計値程度まで小
さくおさえることが可能となる。当然温度が低下した場
合は、光源からレンズまでの光路長を長くすることによ
り同様に互いの収差をキャンセルすることができる。

実施例 以下本発明の一実施例の光学ヘッドについて図面を参照
しながら説明する。第１図は本発明の第１の実施例にお
ける光学ヘッドの光学配置図である。半導体レーザ１か
ら出射した出射光４は一体型のプラスチック対物レンズ
２によりディスク３上に収束する。半導体レーザ１はガ
イドピン５と結合している。ガイドピン５はプラスチッ
ク対物レンズ２の光軸と平行になっており、半導体レー
ザ１を光軸方向へ移動することができる。半導体レーザ
１の移動量は、温度、湿度センサーを設けてその信号に
基づいて決定しても良いし、あるいは情報再生信号その
ものから得ることも可能である。

第２図は本発明の第２の実施例を示す光学配置図である
。半導体レーザ１とプラスチック対物レンズ２の中間に
くさび状ガラス板６が入っている。

プラスチック対物レンズ２を最初から厚みがｔのガラス
板が挿入されているとして設計しておくと後でガラス板
の厚みを８ｔだけ変化させると光源１からプラスチック
対物レンズ２までの光路長が８ｔ（ｎ−１）だけ変化す
る。ただしｎはガラス板の屈折率である。したがって温
度、湿度に応じてくさび状ガラス板６をプラスチック対
物レンズ２の光軸に垂直な方向へ出し入れすることで、
半導体レーザ１とプラスチック対物レンズ２の間の光路
長を変化させ、収差を常に最良の状態に保持することが
できる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す光学配置図である
。半導体レーザ１からの光線をコリメータレンズ７を用
いて平行光８に変換するような光学ヘッドにおいても第
１、メ２の実施例と同様にその光路長を変化させ常に最
良の収差を得ることが可能である。

発明の効果 以上のように本発明は光源と前記光源からの出射光を記
録媒体上に収束するためのレンズと、温度あるいは湿度
の変化にともない発生する前記レンズの収差を補正する
ために、前記光源と前記レンズの間の光路長を変化させ
る光路長可変手段を設けることにより、対物レンズのプ
ラスチック化にともなう温度、湿度による収差の変化を
補正し、常に最良の収差の状態でレンズを用いることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は各々本発明の第１ないし第３の実
施例の光学配置図、第４図及び第５図は従来の光学ヘッ
ドの光学配置図、第６図はプラスチックレンズの温度と
波面収差の関係を示す特性図。第７図はレンズの移動距
離と一体型対物レンズの波面収差の関係を示す特性図で
ある。 １・・・・・・半導体レーザ、２・・・・・・一体型対
物レンズ、３・・・・・・ディスク。 代理人の氏名　弁理士　中尾敏男　はか１名菓　１　図 第２図 第３図 第４図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光源と、前記光源からの出射光を記録媒体上に収束する
   ためのレンズと、温度あるいは湿度の変化にともない発
   生する前記レンズの収差を補正するために、前記光源と
   前記レンズの間の光路長を変化させる光路長可変手段と
   を備えたことを特徴とする光学ヘッド。